Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Практикум по физике. В 2 частях. Ч.1. Механика. Молекулярная физика и термодинамика. Учебно-методическое пособие для учащихся профильных классов
.pdf
F, Н
0
0,5 1 1,5 2 2,5
x, м
0
0,02
0,04
0,06
0,08
0,10
1.4.6. Потенциальная энергия в однородном поле тяжести
и упруго деформированного тела
1.149. Потенциальная энергия взаимодействия с землѐй гири
массой 5 кг увеличилась на 75 Дж. На сколько при этом подняли
гирю?
1.150. Ученик исследовал зависимость модуля силы упругости
F пружины от еѐ растяжения х и получил следующие результаты:
Определите потенциальную энергию пружины при еѐ растяжении на 0,08 м.
1.151. Изменение длины стальной пружины при упругой де-
формации равно 1 см. При этом еѐ потенциальная энергия равна
1 Дж. На сколько увеличится потенциальная энергия этой пружины при изменении длины ещѐ на 1 см?
1.152. Искусственный спутник обращается вокруг Земли по
вытянутой эллиптической орбите. Спутник находится в точке максимального удаления от Земли. Из приведѐнного ниже списка выберите два правильных утверждения и укажите их номера.
1) потенциальная энергия спутника в этом положении мини-
мальна
61
2) сила притяжения спутника к Земле в этом положении мак-
Модуль ускорения
Потенциальная энергия
симальна
3) полная энергия спутника в этом положении максимальна
4) импульс спутника в этом положении минимальный
5) ускорение спутника в этом положении минимально
1.153. Камень брошен вверх под углом к горизонту. Сопро-
тивлением воздуха можно пренебречь. Как меняются модуль ускорения камня и его потенциальная энергия в поле тяжести при
движении камня вниз?
Для каждой величины определите соответствующий характер
изменения:
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
1.4.7. Закон изменения и сохранения механической энергии
1.154. Шарик брошен вертикально вверх. В момент броска он
имел кинетическую энергию 30 Дж. На сколько изменится потенциальная энергия шарика в поле тяготения Земли, когда он окажется в верхней точке траектории полѐта? Сопротивлением воздуха пренебречь.
1.155. Камень массой 1 кг брошен вертикально вверх. В на-
чальный момент его энергия равна 200 Дж. На какую максимальную
высоту поднимется камень? Сопротивлением воздуха пренебречь.
1.156. Шарик массой 100 г падает с высоты Юме нулевой на-
чальной скоростью. К моменту падения на землю потеря полной
механической энергии за счѐт сопротивления воздуха составила
10%. Чему равна кинетическая энергия шарика в момент падения?
62
1.157. На рисунке представлен график изменения со временем
A) потенциальная энергия парашютиста с парашютом
Б) кинетическая энергия парашютиста с парашютом
B) полная механическая энергия парашютиста
с парашютом
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
А) потенциальная энергия мячика
Б) потенциальная энергия воды в аквариуме
1) увеличивается
2) уменьшается
3) не изменяется
потенциальной энергии ребенка на качелях относительно нижней
точки траектории. Чему равна его кинетическая энергия относительно поверхности Земли в момент, обозначенный на графике точкой А?
1.158. Парашютист спускается с постоянной скоростью. По-
ставьте в соответствие характер изменения разных видов энергии
в этом процессе.
1.159. Со дна аквариума всплывает мячик и выпрыгивает из
воды. Поставьте в соответствие характер изменения разных видов
энергии участников процесса.
63
1.5. МЕХАНИЧЕСКИЕ КОЛЕБАНИЯ И ВОЛНЫ
t, с
0,0
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
X, мм
0 2 5
10
13
15
13
10
5
1.5.1. Гармонические колебания. Амплитуда и фаза колебаний.
Кинематическое, динамическое и энергетическое описания
1.160. При гармонических колебаниях пружинного маятника
координата груза x(t)=Asin(2t/T+0)изменяется с течением времени t, как показано на рисунке. Определите амплитуду колебаний А.
1.161. На рисунке дан график зависимости координаты тела
от времени. Определите частоту колебаний тела.
1.162. В таблице представлены данные о положении шари-
ка, колеблющегося вдоль оси ОХ, в различные моменты времени.
Чему равен период колебаний шарика?
64
t, с
1,8
2,0
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,2
X, мм
2 0 -2
-5
-10
-13
-15
-13
1.163. Проекция скорости тела, совершающего гармониче-
ские колебания, меняется с течением времени в соответствии
с уравнением vx = 3*10-2sin2t, где все величины выражены в СИ.
Чему равна амплитуда колебаний скорости?
1.164. Груз массой 0,1 кг колеблется вдоль оси ОХ так, что
проекция его ускорения изменяется в соответствии с уравнением
а
=5sin10t, где все величины выражены в СИ. Чему равно макси-
х
мальное значение силы, действующей на тело?
1.165. Математический маятник отклонили на небольшой
угол от положения равновесия и отпустили без толчка. Период
колебаний маятника 2 с. Через какое минимальное время потенциальная энергия маятника вновь достигнет максимума?
1.166. Математический маятник с периодом колебаний 2 с
отклонили на небольшой угол от положения равновесия и отпустили без начальной скорости (см. рисунок). Через какое время после этого потенциальная энергия маятника в первый раз достигнет
минимума? Сопротивлением воздуха пренебречь.
1.5.2. Период и частота колебаний малых свободных колебаний
математического и пружинного маятников
1.167. Во сколько раз уменьшится период свободных гармо-
нических колебаний математического маятника, если его длину
уменьшить в 4 раза?
65
1.168. Период свободных малых колебаний математического
маятника равен 1 с. Каким станет период колебаний, если массу
груза увеличить в 4 раза?
1.169. Математический маятник совершает незатухающие
колебания с периодом 4 с. В момент времени t = 0 отклонение груза маятника от положения равновесия максимально. Сколько раз
кинетическая энергия маятника достигнет своего максимального
значения к моменту времени 2 с?
1.170. Два нитяных маятника совершают свободные колеба-
ния. За одно и то же время первый маятник совершает одно колебание, а второй – четыре. Чему равно отношение длины нити первого маятника к длине нити второго?
1.171. Массивный шарик, подвешенный на лѐгкой пружине,
совершает гармонические колебания вдоль вертикальной прямой.
Во сколько раз нужно уменьшить жѐсткость пружины, чтобы период свободных колебаний увеличился в 2 раза?
1.172. Груз, подвешенный на пружине жѐсткостью 250 Н/м,
совершает свободные колебания с циклической частотой 50 с-1.
Определите массу груза.
1.173. Период колебаний потенциальной энергии пружинно-
го маятника при его свободных колебаниях равен 1 с. Каким будет
период свободных колебаний маятника, если массу груза маятника
увеличить в 2 раза, а жѐсткость пружины вдвое уменьшить?
1.174. Сколько раз за один период свободных колебаний гру-
за на пружине потенциальная энергия пружины и кинетическая
энергия груза принимают равные значения?
1.175. Груз пружинного маятника, имеющий массу m=0,1 кг,
проходит положение равновесия со скоростью v = 0,3 м/с. Чему
равна амплитуда колебаний груза А, если жесткость пружины
k = 90 Н/м?
66
1.176. Груз массой 0,3 кг, закреплѐнный на пружине жѐстко-
стью 150 Н/м, совершает гармонические колебания. Максимальное
ускорение груза при этом равно 10 м/с2. Чему равна амплитуда
колебаний груза?
1.5.3. Вынужденные колебания.
Резонанс. Резонансная кривая
1.177. На рисунке изображена зависимость амплитуды
вынужденных колебаний маятника от частоты вынуждающей силы (резонансная кривая). Частота вынуждающей силы вначале
была равна 0,5 Гц, а затем стала равна 1,0 Гц. Во сколько раз
изменилась при этом амплитуда вынужденных колебаний маятника?
1.178. На рисунке представлен график зависимости ампли-
туды А вынужденных колебаний от частоты ν вынуждающей силы. При какой частоте происходит резонанс в колебательной системе?
1.179. На рисунке приведен график зависимости амплитуды
колебаний маятника (груза на нити) от частоты изменения внешней силы. Чему равна длина маятника? Считать ускорение свободного падения равным 10 м/с2. Ответ округлить до десятых.
67
1.180. Груз, прикрепленный к пружине жесткостью 40 Н/м,
совершает вынужденные колебания. Зависимость амплитуды этих
колебаний от частоты воздействия вынуждающей силы представлена на рисунке. Чему равна максимальная кинетическая энергия
груза при частоте 4 Гц?
1.5.4. Поперечные и продольные волны.
Скорость распространения и длина волны.
Интерференция и дифракция волн
1.181. Волна с периодом колебаний 0,5 с распространяется со
скоростью 20 м/с. Определите длину волны.
1.182. Мимо неподвижного наблюдателя за 20 с прошло 8 греб-
ней волны. Чему равен период колебаний частиц волны?
1.183. Расстояние между ближайшими гребнями волн в море
4 м. Лодка качается на волнах, распространяющихся со скоростью
3 м/с. С какой частотой волны ударяют о корпус лодки?
68
1.184. Волны от камня, упавшего в воду на расстоянии s м от
ФИЗИЧЕСКАЯ ВЕЛИЧИНА
ВЫРАЖЕНИЕ ДЛЯ РАСЧЕТА
ФИЗИЧЕСКОЙ ВЕЛИЧИНЫ
А) длина волны
Б) скорость распространения волны
1) stn 2) s/tn
3) s/t 4) sn/t
берега, дошли до берега за t с. Волны бьются о берег с частотой n
ударов в секунду. Установите соответствие между физическими
величинами, характеризующими волны на поверхности воды, и
выражениями для их вычисления.
1.5.5. Звук. Скорость звука
1.185. Скорость звука в воздухе 330 м/с. Длина звуковой
волны 60 см. Чему равна частота колебаний источника звука?
1.186. Сигнал гидролокатора подводной лодки, отразившись
от цели, отстоящей от неѐ на 3 км, зарегистрирован через 4 с после
его подачи. Частота колебаний вибратора гидролокатора 10 кГц.
Определите длину звуковой волны в воде.
1.187. На расстоянии 400 м от наблюдателя рабочие вбивают
сваи с помощью копра. Сколько времени прошло между видимым
ударом молота о сваю и звуком удара, услышанным наблюдателем?
Скорость звука в воздухе 330 м/с. Ответ округлите до десятых.
1.188. На демонстрационном столе в кабинете физики стоят
камертон, частота колебаний которого 440 Гц, и аквариум с водой.
Учитель ударил молоточком по ножке камертона. Как изменятся
скорость звуковой волны и частота колебаний при переходе звука
из воздуха в воду?
69
Для каждой величины определите соответствующий характер
Скорость звуковой волны
Частота колебаний
изменения:
1) увеличится
2) уменьшится
3) не изменится
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]